Effect of Biogas Digested Liquid on CH4 and N2O Flux in Paddy Ecosystem

Biogas production generates digested slurry as a byproduct. It can be used as a fertilizer especially after its conversion into digested liquid. A pot based study was conducted in order to evaluate the effect of the application of digested liquid on CH₄ and N₂O flux, and plant biomass in paddy. Analysis revealed that digested liquid treated soils released more CH₄ compared to ammonium sulphate and the control. Ammonium sulphate treated soil emitted the highest N₂O whereas digested liquid application decreased its emission significantly. Further, the cumulative emission over 101 d of the experiment was found to be higher for CH₄ (16.9 to 29.9 g m⁻²) compared to N₂O (−49.3 to 18.9 mg m⁻²) for all treatments. Digested liquid application had positive impact on plant variables such as panicle number and weight of panicles. This study suggests that digested liquid application significantly decrease N₂O emission and increase CH₄ emission possibly due to affecting the availability of organic C in the soil to microbial activity for methanogenesis. Another possibility for enhancing CH₄ emission by following biogas digested liquid could be attributed to the increase in plant biomass.     

追施沼液对不同pH土壤CH4和N2O排放的影响

摸清不同pH土壤施用沼液后CH4和N2O的排放特征,对沼液农田回用的有效性及其养分管理具有重要意义.通过盆栽试验,探讨了猪粪沼液在pH为5.5(S5.5)、6.5(S6.5)和8.2(S8.2)的菜地土壤追施后CH4和N2O气体的排放特征.研究结果发现,不同pH菜地土壤追施猪粪沼液后,CH4和N2O排放速率和总量增加,特别是在S6.5和S8.2土壤中,二者增幅均显著高于施用化肥的处理.追施猪粪沼液后,CH4在pH较低的土壤(S5.5和S6.5)开始表现为负排放,随后逐渐表现为正排放,而在pH较高的土壤(S8.2)始终为正排放.N2O的排放表现为:S5.5土壤仅在第三次施沼液后,其N2O瞬时排放速率显著高于施用化肥和对照处理;而在S6.5和S8.2土壤N2O排放速率均显著增加,其平均排放速率显著高于施用化肥和对照处理.追施沼液后,整个生长季内CH4平均排放量在不同pH土壤间的变化趋势为S8.2＞S6.5＞S5.5,N2O排放的变化趋势为S6.5＞S8.2＞S5.5.碱性土壤上施用沼液会增加其氮素损失和环境污染的可能性.     

长期不同施肥类型对稻田甲烷和氧化亚氮排放速率的影响

以湖南双季稻田长期不同施肥类型为研究对象,利用静态箱法测定了晚稻期间4种不同施肥方式下(无肥区、化肥区、秸秆区和习惯性施肥区)CH4和N2O的排放速率,并计算了其综合温室效应。结果表明,晚稻生育期内CH4的排放速率呈先升高后降低的变化趋势,习惯性施肥区和无肥区插秧15d达到最高峰,化肥区和秸秆还田区则推迟5 d到来;晒田期间稻田表现为甲烷的汇。无肥区和秸秆还田区N2O在整个测定期只有一个排放高峰,化肥区和习惯性施肥区N2O排放有两个峰值,分别在插秧后15和35d。秸秆区和习惯性施肥区CH4温室效应较大,化肥区和习惯性施肥区N2O温室效应较大,其中综合温室效应以秸秆区最大,习惯性施肥区和化肥区次之,无肥区最低。     

冬水田休闲期温室气体排放通量的研究

冬水田生态系统在西南地区大面积存在,长期淹水,其温室气体排放可能对中国温室效应有重要贡献。采用静态箱-气相色谱法对川中丘陵地区冬水田休闲期温室气体排放通量进行了原位观测研究,获得冬水田休闲期CH4、CO2、N2O的平均排放通量依次为5.37mg·m-·2h-1、81.88mg·m-·2h-1、0.01μg·m-·2h-1。同时研究发现,冬水田休闲期温室气体排放通量具有明显的动态变化,土壤温度和水分在很大程度上影响着3种温室气体的排放通量。研究还表明,改冬水田为水旱轮作可减少甲烷排放。     

三江平原稻田N_2O通量特征

利用静态暗箱-气相色谱法于2004年11月-2005年10月对三江平原稻田进行了全年连续田间原位观测。结果表明，三江平原稻田全年N2O平均通量为0．052 mg·m^-2·h^-1；冻融期N2O通量范围为0．008N 0．029 mg·m^-2·h^-1，融冻时排放量显著增加；生长期平均通量为0．059 mg·m^-2·h^-1，施肥后及淹水期间水面落干时各出现了两个明显的N2O排放峰，排水后N2O排放通量较淹水期稍增加，但幅度不大。同时分析了冻融期、生长期N2O通量季节变化特征和日变化特征以及和相关环境因子的关系，分析表明。温度决定了稻田全年N2O排放通量的大小，而水分状况则是影响三江平原稻田N2O排放季节变化特征的主要因素。     

湖北地区稻田甲烷排放量及控制措施的研究

通过田间试验 ,比较研究了施用有机肥 ,硫铵 ,包膜复合肥 ,尿素 淹灌 ,尿素 间歇落干5种处理对早、晚稻甲烷排放量的影响。测得5种处理的早、晚稻甲烷平均排放通量为:早稻4.39～15.6mg/m2·h ,平均值8.03mg/m2·h ;晚稻5.65～22.0mg/m2·h,平均值10.7mg/m2·h。从各种措施的效果来看 ,5种处理间存在显著差异 ,其中以施包膜复合肥处理效果最佳 ,与施有机肥比较 ,年甲烷排放总量减少73.4 %。包膜复合肥处理比施尿素处理年甲烷排放总量减少48.6 %。     

间歇灌溉模式下稻田CH4和N2O排放及温室效应评估

 【目的】研究间歇灌溉和长期淹灌模式下稻田CH4和N2O排放规律及其温室效应,为全面评价不同水分管理对稻田生态环境带来的影响及有效控制稻田温室效应提供理论依据。【方法】采用静态箱技术对稻田CH4和N2O排放通量进行监测,并运用增温潜势对稻田生态系统CH4和N2O排放的温室效应进行了估算。【结果】间歇灌溉稻田CH4排放峰值主要集中在水稻分蘖前期和中期,N2O排放峰值出现在水稻分蘖前期和成熟期。与长期淹灌相比,间歇灌溉稻田CH4排放通量明显降低,其累积排放量为20.04 g?m-2,比长期淹灌处理37.27 g?m-2减少了46.23%;而N2O累积排放量显著高于长期淹灌稻田,其排放量为127.42 mg?m-2,比长期淹灌处理增加51.36 mg?m-2。间歇灌溉稻田CH4和N2O温室效应总和为4651.70 kgCO2?ha-1,比长期淹灌处理减少3418.35 kgCO2?ha-1。【结论】间歇灌溉能有效地抑制温室气体排放并显著降低CH4和N2O的温室效应。因此,间歇灌溉是减少温室气体排放和减轻全球变暖的有效措施之一。     

中国稻田CH_4和N_2O排放及减排整合分析

【目的】对中国有关稻田CH4和N2O排放试验结果进行整合分析,估算不同管理措施的减排潜力,为稻田CH4和N2O减排提供参考依据。【方法】通过建立中国稻田CH4和N2O排放的数据库,研究稻田CH4和N2O的排放特征,分析作用显著的影响因素,比较不同措施的减排效果。【结果】中国稻田CH4排放存在明显的地域性分布规律,主要表现为西南地区稻田CH4排放远高于其它地区。水稻生长季节水分管理方式、非水稻生长季水分状态、化肥氮投入量和有机物料对稻田CH4排放具有重要影响(P0.05)。与淹水灌溉(CF)相比,前期淹水-中期晒田-淹水(F-D-F)、前期淹水-中期晒田-淹水-湿润灌溉(F-D-F-M)和间歇灌溉或完全湿润(M)降低稻田CH4排放的幅度分别为45%、59%和83%。与休闲期淹水(F)相比,采取冬闲期排干(SD)、稻旱轮作(LD)或旱-旱-稻轮作模式(TD),能降低稻田CH4排放42%—56%。不同有机添加物产生CH4的能力的顺序为:作物秸秆+厩肥(S+FM)绿肥(GM)厩肥(FM)作物秸秆(S)堆肥或沼渣(CM)。化学氮肥的种类对CH4排放有一定的影响,但特征不明显,而随着氮肥用量(N)的增加,CH4排放逐渐降低。当0N≤150kgN·hm-2,150N250kgN·hm-2和≥250kgN·hm-2时,CH4排放较不施任何肥料降低12%、29%和65%。中国稻田N2O排放的地域性分布特征不明显。水稻生长季节水分管理方式、非水稻生长季水分状态和总氮投入量是影响N2O排放的最重要的因素(P0.05)。与CF相比,F-D-F、F-D-F-M和M能够提高稻田N2O排放12%、140%和478%,而且在F-D-F、F-D-F-M模式下的氮肥N2O排放因子分别为0.43%和0.68%。不同非水稻生长季水分状态模式下N2O排放平均值表明,SD、LD和TD比F增加40%—110%的排放。【结论】稻田CH4和N2O排放的消长关系表现在水分管理、非水稻生长季节的水分状态和氮素的投入量等方面。合理的减排措施应基于二者的综合考虑。通过优化稻田水肥管理措施可降低稻田CH4和N2O排放的温室效应。     

施用沼液对大蒜产量的影响

用沼液浸种大蒜24 h后栽种,能促使大蒜出苗,出苗率达94.6%~96.2%,提早出苗2 d;在大蒜生长期追施沼液,蒜薹产量增加10%~18%,蒜头产量增加12%~20%,效益随施用量的增加而增加。在生产中大蒜施用沼液是一项值得推广的增产措施。     

沼液对土壤生物学性质的影响

研究了沼液对土壤生物学性质的影响.结果表明,沼液能够显著改善土壤脲酶、多酚氧化酶、蔗糖酶、无机焦磷酸酶和磷酸脂酶的酶活性,从而增强土壤中作物所需营养物质的矿化,提高土壤肥力;同时,沼液能增加土壤细菌、酵母菌、真菌、放线菌的数量,且沼液组的微生物多样性指数相对较高.     

稻田CO2、CH4和N2O排放通量测定方法研究

介绍了经过改装并配有火焰离子检测器（FID）和电子捕获检测器（ECD），能同步分析稻田CO2、CH4和N2O排放通量的气相色谱仪Aglient4890D的基本原理、主要配置及性能。该仪器与GC-14A气相色谱仪的分析结果十分接近。对2001年南京市江宁区稻田CO2、CH4和N2O的季节排放通量的实测结果表明，该仪器具有简便易行，准确可靠等优点，能够满足农田生态系统几种温室气体同步分析的要求。     

沼液在玉米生产上施用效果试验

沼液在玉米生产上施用试验结果表明，沼液浸种能有效提高出苗率，获得壮苗，大田期淋施沼液以及栽后15d、20d各叶面喷施1次，栽后7d、20d、大喇叭口期各叶面喷施1次，有较好的增产效果，其中以栽后淋施沼液2500kg／667m^2配合7d、20d、大喇叭口期各叶面喷施1次产量最高（772．1kg／667m^2），较清水浸种、淋施清粪水的增产8．53％，值得大力推广。     

广州地区晚季稻田CH4,N2O排放研究初报

采用广州地区农民常用施肥施类型和灌溉方式，研究晚季稻田ＣＨ４，Ｎ２Ｏ排放规律及排放量。试验初步表明，在一定的施肥量及气候条件下，灌溉水管理是决定ＣＨ４、Ｎ２Ｏ排放量的较主要因素，而这一因素对ＣＨ４、Ｎ２Ｏ排放量的影响互为相反，发即施肥稻田处于灌溉淹水状态有利于ＣＨ４排放而不利于Ｎ２Ｏ排放；     

环境因素和作物生长对稻田CH_4和N_2O排放的影响

采用大田试验方法,研究了常规灌溉和持续淹水条件以及不同水平有机质(小麦秸秆)投放量(0、2.25、4.5t@hm-2)条件下各环境因素(包括土壤温度、灌溉水层深度和土壤Eh)对CH4和N2O排放的影响以及水稻生长与CH4排放的关系.结果表明,在2种水分管理下,CH4的累积排放量均与水稻冠层高度呈显著正相关(P<0.001).连续淹水条件下,无论有无外源有机质投放,稻田CH4排放的季节性变化均与土壤温度呈指数相关(P<0.001),而N2O排放的季节性变化则仅取决于土壤水分条件.     

玉米沼液浸种与沼肥施用试验

为充分发挥沼肥的增产潜力，进行了玉米沼液浸种与沼肥施用试验，结果表明，沼液浸种12h＋沼肥追施3次＋沼液喷施3次的处理产量最高（513．84kg／667m^2），其次是沼液浸种12h＋沼肥追施3次的处理（490．58kg／667m^2），分另4较对照增产9．58％、4．70％，沼液浸种加沼肥追施加沼液喷施增产效果明显。     

不同水旱轮作方式对稻田甲烷排放影响的研究

用密闭箱法研究了不同水旱轮作方式对稻田甲烷排放的影响。１９９４ 年—１９９５ 年连续两年观测结果表明, 稻田甲烷排放的季节变化与前作有关, 前作是水稻的稻田移栽后即有大量甲烷排放,而前作是旱作蔬菜的水稻生长前期几乎没有甲烷排放,且旱作时间越长甲烷排放越迟,峰值越小。稻田甲烷平均排放通量结果表明,单季早稻和单季晚稻显著低于常规连作,而水旱年间轮作只显著减少早稻甲烷排放,对晚稻甲烷排放影响较小。     

亚热带稻田土壤微生物生物量碳、氮、磷状况及其对施肥的反应特点

以湖南省6个稻田长期定位监测点为对象，研究了亚热带地区稻田土壤微生物生物量碳氮磷(C、N、P)状况及其对施肥(包括化肥、秸秆还田和有机肥)的反应状况。结果表明，在相同施肥条件下，稻田土壤微生物生物量C、N、P含量(分别为310--1270、33.0--193、5．9--28mg／kg土)明显高于报道的旱作土壤的含量，说明稻田有较好的土壤微生物生物量维持能力。各监测点土壤微生物生物量C、N、P含量及其对施肥的反应存在很大的差异。施化肥(NPK)对半数监测点的土壤微生物生物量C、N、P含量影响不大，秸秆还田或施用有机肥则均有明显提高，但各监测点的提高幅度差别很大。尽管如此，增加新鲜有机物的投入(如秸秆还田和施有机肥)是提高稻田土壤微生物生物量及其对养分的固持能力的主要途径。土壤微生物生物量C、N、P平均占土壤有机C、全N和全P的2．9％、3．6％和2．1％，且受施肥的影响较小。     

不同种类有机肥施用对一季稻田CH_4排放的影响

选取不同施肥处理的一季中稻田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对一季稻CH4排放通量进行手动观测。结果表明,与不施肥相比,各施肥处理CH4平均排放通量均有不同程度增加。其中稻草还田+化肥处理(稻草处理)CH4平均排放通量为31.04mg·m-2·h-1,比化肥处理和猪粪+化肥处理(猪粪处理)分别增加326.4%(P<0.05)和211.7%(P<0.05),鸡粪+化肥处理(鸡粪处理)比化肥和猪粪处理分别增加140.4%(P<0.05)和75.7%(P<0.05)。说明稻草还田和鸡粪处理显著增加稻田CH4排放通量,而猪粪处理与化肥无显著差异。同时对有关的环境因子进行分析表明,不同处理的土壤表层5cm温度、Eh与CH4排放通量存在显著相关关系;土壤pH值和水层厚度与稻田CH4季节排放通量相关性不明显。猪粪处理单位产量全球增温潜势(GWP)为0.83kg·kg-1,是较好的推荐施肥处理,对环境与产量之间效益的协调具有较好的作用。     

氮肥对西双版纳地区稻田N2O排放通量的影响

采用静态暗箱-气相色谱法对云南西双版纳地区单季稻田N2O排放及氮肥、水热因子等对N2O排放的影响进行田间原位观测研究.试验设3个氮肥水平处理:NO(0 kgN·hm-2)、N150(150 kgN·hm-2)和N300(300 kgN·hm-2).结果表明,氮肥的施入显著促进了稻田N,2O的排放,其平均排放通量分别为74.63 μg·m-2·h-1(NO)、156.10 μg·m-1·h-1(N150)和131.79 μg·m-2·h-1(N300).N150和N300处理N2O排放损失的氮量分别占施入肥料N的1.28%和0.45%.N 300处理N2O排放通量同5 cm土壤温度和地表温度存在显著相关关系(P<0.05),但N2O排放通量与稻田水深无显著的相关关系(P<0.05).在长时间尺度内N2O的GWP将逐步超过CH4;而且随着施用氮肥量的提高,N,2O的GWP逐步增加;未来氮肥的施用量会逐步提高,N2O对环境的影响会加剧,其对环境的影响不容忽视.     

不同施肥类型对北方稻田土壤温室气体排放的影响

利用静态暗箱-气相色谱法研究了吉林省延边地区不同施肥类型对水稻土壤CO2、CH4和N2O排放通量的影响。结果表明,稻田3种温室气体的排放存在明显的季节特征,CO2排放主要集中于8~10月,而CH4排放以7、8月为主,水稻生育盛期时N2O表现出明显的负排放特征,净排放发生于移栽期及秋季晒田期;有机肥与化肥配施促进了水稻生育盛期CO2和CH4的排放,导致生长季CO2和CH4排放总量显著高于单施化肥和单施有机肥处理,而单施化肥处理促进了生长季N2O净排放。水稻植株促进了水稻生育期6~8月稻田CO2和CH4的排放,与无植株相比,月均通量分别增加了42.9%~226.1%和146.6%~418.9%。生长季土壤温度对稻田CH4排放具有显著影响,但对CO2和N2O排放影响不显著。